试论物理教育中的课题探究教学，本文主要内容关键词为：试论论文,课题论文,物理论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
随着“课题探究”教学的提出与实施，传统的物理教学面临严峻的挑战，因此，许多物理教师对为何以及如何开展课题探究教学存在着一些困惑。本文试从这一角度谈谈在教学过程中起主导作用的教师，如何转变传统的教育观念，采取有效教学策略，在课堂教学过程中更好地实施创新教育，促进学生有意义学习的可持续发展。
一、物理教育开展课题探究教学的必要性
当今时代，不再以拥有知识量的多少作为衡量一个人素质高低的惟一尺度，关键是创新能力的高低。因此在学校教育中，培养学生的创新精神和实践能力就成为素质教育的重要价值取向。实践证明，课题探究教学更有利于培养学生独立思考的习惯，激发学生的创新意识，开发学生的创新潜力，全面提高学生的科学文化素养，拓宽学生获取信息的渠道。课题探究教学模式还可以是丰富多样的。物理学科是一门以实验为基础的实践性和理论性都很强的学科，因而，针对物理学科教育，这种课题探究教学方式具有较强的可操作性。所以，开展课题探究教学活动成为物理教学的必然趋势。
传统的追求系统性的物理课堂教学把系统性的认识同教学材料的系统性混淆了。物理教学本应传授给学生系统性的认识，使学生掌握该学科的基本结构，各种知识间的内在联系，让他们对这门学科有一个整体观念，全局观念，从而上升为一种积极、能动地解决相关问题的能力。（注：阎金铎，田世昆.中学物理教学概论[M].北京：高等教育出版社，1991，72—93。）但传统的物理课堂教学却仅仅着眼于提高升学率，将所有知识点精细讲解之后一一硬灌输给学生，学生在这样的教学过程中不能获得系统性的认识，形成不了一种能统帅全局的概观。此外，学生在这种“一言堂”式的教学过程中势必对学习物理产生反感，从而难以激发起学习、探究物理学的内在积极性。
二、物理教育中课题探究教学内容的选择
物理课堂教学中可作为课题探究的内容，相当丰富，归纳起来课题探究内容可从以下五方面来考虑。
（一）物理学基本概念和规律
物理学基本概念和规律既是课题探究的基础，又可作为探究的对象。学生在学习某个物理概念或规律时，必须以探究的思维方式研究它，才能抓住其实质。课题探究不应仅仅局限于课外的活动课程里，而将物理基本概念和规律轻描淡写地一带而过。教师只有在基本概念和规律的教学中同样渗透探究思想，才能使探究的基础更加巩固，使学生的认知结构更趋于合理化和系统化。在探究过程中，让学生不单是记住某些知识点，而是要感悟知识产生的原因和发展过程，以利于学生对知识点的深刻把握。
（二）物理学探索性实验
传统的学生物理实验大致可分为两类：一类是验证性实验，如“验证牛顿第二定律”等；另一类则是知识的应用性实验，如“测定电源的电动势和内阻”等实验。这两类实验都是在学生掌握有关的知识后进行的，因此，学生对这些实验缺乏兴趣。难以激发起他们的创造潜能。而探索性实验的实质是学生自主地进行实验，在实验前对实验结果无真正了解，该实验特点是只给出课题探究要求，其他活动由学生根据教师的适时组织引导来确定实验方案等。如“研究影响滑动摩擦力的因素”时，学生通过具体的实验来探索滑动摩擦力与接触面间的压力、接触面的性质、接触面积及其他可能因素的关系。（注：张大昌.高中物理教学大纲中的课题研究[J].课程·教材·教法，2000，（2）：36—39。）
（三）与物理学有关的多学科综合性问题
随着科学技术的迅猛发展，许多边缘学科、交叉学科的兴起，学科互相渗透、互相结合的整体化发展日益迅速，某一疑难科技问题的解决不再仅仅依赖于某一个学科，而是多学科的综合化。因此，培养学生的融合意识和知识整合能力成为中学教学的重要使命，而物理学是自然科学中的基础学科，它与化学、生物学、数学等学科的联系相当密切。因此，为了培养学生的发散思维能力，在课题探究内容的选择方面可涉及其他学科与物理学相联系的综合性问题，如选取“从电冰箱到臭氧层”为主题开展课题探究，它涉及到电冰箱的工作原理、氟利昂的物理性质与化学成分，氟利昂中某些物质与臭氧的作用，臭氧层与人类的关系，人类应采取的对策，无氟冰箱的制冷机理是什么等。这些都涉及到物理学知识、化学知识以及环保科学知识。
（四）现实生活中的物理学问题
物理学是一门密切联系实际的科学，善于从现代日常生活和工农业生产中寻找探究性课题是学好物理的关键。因此，在课堂教学中选择这些实际问题进行物理学方面的探究可激发学生学习的兴趣，培养学生的观察能力、发现问题能力和应用物理知识解决实际问题的能力。
（五）科学前沿中的物理学问题
在物理教学中选取一些与现代科学和技术发展的前沿问题相近的内容作为课题探究的方向，可解决中学物理课程内容的陈旧性，激发学生学习自然科学的兴趣，开拓学生的视野。如选取“阿尔法磁谱仪与暗物质”为主题的课题探究，通过收集相关的材料，了解阿尔法磁谱仪的原理，暗物质和它在人类认识宇宙进程中的意义。通过对这一问题的探究，还能起到巩固所学物理知识的目的，从而强化学生“学以致用”的意识，并对学生树立远大的发展目标极为有利。如通过对航天飞船的有关资料的查阅，可以探究飞船发射和返回的物理原理、进入轨道后的运动情况、载人后宇航员的超重和失重等问题。（注：胡永生.中学生研究性学习的方法与范例[M].上海：上海交大出版社，2001，45—57。）
三、物理教育中实施课题探究教学的策略
科学的本质是探究，没有探究就不会有发现。作为中学生，一般不可能实现真正意义上的探究（即科学家运用科学的方法，通过探索的途径去发现人类尚未认识的科学事物及其规律的过程），因而实现课题探究的重心就在于诱导学生发现物理规律和应用物理规律。探究的本质在过程，因而当前有不少师生认为开展课题探究就一定是局限在课堂之外的活动课程里，去真正接触科学前沿的内容，这是一种误解。实际上，作为基础教育，课堂仍然是教学的主阵地，在课堂教学中同样也可以开展课题探究，并能取得好的教学效果。
此外，中学生的物理基础知识体系还不健全，他们的头脑中还存有许许多多不科学的前概念，因而在教学中若忽视物理基础知识的建构而大谈创新能力的培养，则绝不亚于建造空中楼阁。因此，在物理教学中要将丰富多彩的科学方法渗透于具体的某一课题内容教学之中，以具体的物理知识为载体，以能力发展为目标。
课题探究教学的特点是学生独立自主地学习，它强调个人的独立学习活动，旨在针对某一具体课题，使学生主动参与、投入，教师加以引导，师生共同探究物理现象、规律。其基本教学程序可总结如下：1.创设情境，提出课题；2.引出假设或猜想；3.实验探究，验证、论证；4.归纳结论，应用提高。实际上，课题探究教学过程就是在教师有目的、有组织的指导下的发现过程。（注：王耀村.开展课题研究 培养创新人才[J].物理教学，2001，（1）；6—11。）
教学是教师的教和学生的学共同组成的双边活动，教师的教只有通过学生积极、主动地学，才能发挥作用。因此，教师在课题探究教学中最大的任务是要不断地研究学生，注意对学生进行自学能力的培养，依据学生的需求设计和调节教学过程。因此，教师必须树立教学方法受制于学习过程、教服务于学的观念，按照学生的探究进程开展教学，使学生通过学习，真正从研究中学会学习，学会研究。
笔者根据近年来有关探究教学理论与实践的研究，就以下三个环节的具体实施对课题探究教学加以进一步探讨。
（一）“教师示范”，着重启发诱导
课题探究教学主要围绕某一问题的提出和解决来组织学生的学习活动。在实施的每个具体步骤里，教师要围绕所要探究的课题有针对性地进行系列问题设计，使之与学生认知结构中某些观念建立起实质性联系。因此，关于探究课题的提出，教师要根据教学内容，一般可采用从学生已有知识中引出所要探究的课题。例如，在探究物体浮沉条件时，先提出：铁块放在水中即沉入水底，但用钢铁造成的轮船却能浮在水面上，这是为什么呢？进而提出决定物体的浮沉条件到底是什么的探究课题。然后教师引导学生根据已经学过的物理知识和生活经验，对问题进行科学猜想，鼓励他们大胆提出各种假设，并展开讨论（如先分组讨论，再全班交流），设计出检验的实验方案（包括选用哪些实验仪器和器材，先后测量哪些物理量，具体如何操作等）。接着学生在教师的指导下，分组独立进行实验，取得实验数据，通过自己对实验现象与数据的分析、综合、判断、推理等否定或肯定假设，得出结论，进而使得认识获得进一步提高。最后，学生即可将新获得的物理概念、定律等知识运用于新情境的问题解决之中，解释物理现象，解答物理问题。
在这一环节里，教师的主导作用非常重要。对于课题的提出方式，教师要充分注意培养学生的学习兴趣，因为学习兴趣是促进学生主动学习的内部动力，学生只有对所探究的课题产生浓厚的兴趣，才能想学、乐学、善学，继而获得思维发展。当然，探究教学过程并不一定要严格按照上述步骤、过程进行，可针对具体问题具体分析。对物理知识点来说也可采用课题探究方式来组织教学，课题的选择与编制自然不是随意的，它应是发现的突破点，即通过对它的探究，可以认识一些重要的基本原理，这些突破点是引导学生进入科学殿堂的指示灯。例如，可把自由落体现象作为一个课题，从中引出能量转化与守恒定律和万有引力定律等基本概念与规律及其具体应用。
另外，在这一环节里，课题探究不能只流于形式，不能成为传统教学的直接替代品，“换汤不换药”，而要真正使它发挥出创新教育的功能。例如，当学生探究完“牛顿第二定律”这一课题后，除了能运用这一规律解答问题外，还应能深刻领会运用控制变量法来研究物理问题的关键所在。总之，在此环节里，教师要充分发挥主导作用，在施教过程中刻意加入方法、能力的渗透式培养，这样就会通过教师的“变教为诱”“变教为导”，来实现学生的“变学为思”“变学为悟”，而使教学深入到“以诱达思”的境界，从而调动起学生探究性思维的主动性、积极性。（注：张熊飞.诱思探究教学导论[M].西安：陕西人民教育出版社，1993，160—199。）
（二）“学生探究”，注重思维发展
这个环节是指学生切实作为主人进行课题探究。因为经过上一环节的实施，学生定会感觉他和教师一样都在讲行课题探究，于是学生就会以主人翁的态度积极、主动地并有极大可能从其他角度审视、批判性地参与教师引导的课题探究教学活动，这样，学生的主体意识和个性发展便会得到促进，学生的创新意识和创新能力也就会在潜移默化中得以扎实提高。在这一环节里教师与学生的情感距离拉近了，学生跃跃欲试的心理倾向得到了实现，每个学生都有机会走上讲台，实现由学习者到“研究者”角色的转变，来陈述自己较成熟的看法或经课余时间完成的课题探究过程，这一环节中的“师生换位”形式对于促使学生主动、创新性的学习来说，非常有效，有利于学生养成敢于质疑的良好思维品质。当然，此类课题探究的内容与方式，教师不应加以太多的限定。这种心理换位可让学生有一种成就感，能使学生积极地从整体上去把握所要探究的课题。在这种情况下，学生就会围绕问题积极思考，于是学生的思维过程自由展示的机会就增多了，教师可根据学生思维展示过程中的漏洞、偏差不失时机地加以因材点拨，同时启发其他学生共同探讨，使他们处于积极奋进的创造性状态之中，主动地动脑思、动手做、动口议、动眼看、动耳听、动笔写（算），独立地观察、分析、类比、联想、辨析、归纳等，以便最大限度地发挥出学生自身的创造潜能。
（三）“师生共探”，学会反思与感悟
这个环节着眼于“交流—互动”式教学的形成与发展。通过以上两个环节的实施，问题基本明了，但在学生当中肯定或多或少地存在诸多困惑，因此，教师就要在这个环节中适时引导学生进行反思与感悟，以便升华新体会的认识与观念，使每个学生都拥有一种由成功的学习而产生的健康向上的情感体验，因为反思是督查、检测、调整的重要举措。（注：张肇丰.试论研究性学习[J].课程·教材·教法，2000，（6）：42—45。）故而教师在总结课题探究情况的过程中，就要鼓励学生不断反省自己的学习、研究活动，让他们学会发扬自身的长处，弥补自身的不足，让他们在充满信心的同时探索出适合自己个性的独特而又有效的思维方式。同时，在这一环节中，教师要善于从学生对课题探究的行为反应中获得反馈信息，以掌握学生的课题探究发展的程度，调整下一步的教学行动。
这一环节特别要强化学生的参与、投入意识，真正落实学生的主体地位，让学生在探究中学会求知、学会创造，并通过师生交流的协同作用以及与其他同学间的相互促进作用，达到发展学生自身的目的、实现学生主动发展的目标。在这个过程中，通过优化“教学互动”的方式，通过调节师生关系及其相互作用，形成和谐的师生互动、生生互动、学习个体与教学中介的互动，强化学生与环境的交互影响，产生教、学协同与共振，从而切实提高教学效率。（注：查有粱.“交流—互动”教学模式建构[J].课程·教材·教法，2001，（4）：1—6。）为此，在上述各环节的实施过程中，教师尤其要有意识地引导学生，培养与发展其怀疑、发问和实践的意识和能力，因为疑是创新的起始点，问是创新的突破点，行是创新的立足点。其中，尤其应重视以下三点。
1.倡导怀疑。
怀疑是创新的心理动力，是思维独立性、自主性的体现，数学家笛卡儿说“怀疑就是方法”，我国物理学家周培源也说过，“如果把牛顿力学看成是至善至美的，相对论和量子力学就不会出现”。确实，物理学大师爱因斯坦就是从怀疑牛顿的绝对时空观入手，才创立狭义相对论的；同样，诺贝尔奖得主李政道、杨振宁通过怀疑宇称守恒定律的普遍性才着力研究弱相互作用下宇称不守恒并获得成功的。因此，在物理教学中，教师要大力倡导学生对教师的示范探究、对书本、对以往的结论敢于怀疑的精神，鼓励学生针对要怀疑的某一课题，多方面收集资料、信息，进行探究，勇于提出自己的观点和方案。
2.鼓励发问。
科学的发展、技术的进步都是从发现问题开始的。人民教育家陶行知先生说得好：“发明千千万，起点是一问”。的确，学生在学习物理时，如果对任何事物都能问一个为什么，就能揭示矛盾，发现不足，找到课题探究的突破口。教师从一开始实施课题探究教学时，就要保护、促进学生提问的积极性，因为多数学生还未养成发问的习惯，而且此时心中即使有问题也顾虑重重地怕自己提的问题太简单、怕提错了问题被别人笑话而不愿和大家一起探讨，更不用说进行深入的课题探究了。为此，我们应该深刻理解著名物理学家李政道先生曾讲过的这句话：“错了也没关系，错了马上改，可怕的倒是提不出问题，迈不出第一步”。
3.引导行动。
实践是检验真理的惟一标准。“千里之行，始于足下”，有了好的课题与想法，就要立即行动起来，搜索有关信息，扎扎实实地进行课题探究活动。否则，非常有价值的想法若不经过实践的锤炼，也只能沦为即逝的肥皂泡。我国古代学者荀子曰：“不登高山，不知天之高也；不临深溪，不知地之厚也。”因此，教师要带领学生构建起“灵动”的物理课堂，不轻易放过某个看似荒涎、离奇的想法，引导学生学会探索问题的方法并积极行动，能举一反三、触类旁通，力求让学生在探究活动中获得真知，养成踏踏实实做学问的好习惯，防止急功近利主义的影响。
四、物理教育中开展课题探究教学需注意的问题
（一）教师要切实更新教育观念，提高自身素质
课题探究教学是近年来才开展的，因此，许多教师对其实质性的问题还不太了解，他们仍然按照传统的教学方式与观念来对待课题探究教学，于是出现了“换汤不换药”的现象，依旧是灌输式的知识点教学。为此，教师要努力学习现代教育科学理论，对学生的探究方向与方法给予有效的指导。（注：王耀村.开展课题研究 培养创新人才[J].物理教学，2001，（1）；6—11。）
（二）课题探究中的模拟精度要适当
探究教学是对科学研究的一种模拟，二者相似但非等同。学生毕竟不是科学家，因此，教学应遵循自身的发展规律，在探究程序和方法等具体要求上，应符合学生身心发展的规律和教育、教学的目的。所以，开展课题探究教学，必须处理好模拟精度的问题，一般来说，精度越高，也就越有可能偏离科学教育的目标；精度越低，就越有背离科学探究精神实质的危险。因此，教师要注意根据教学实际和学生认知、心理发展的水平来适当调节模拟精度。
（三）课题探究要真正落实学生的主体作用
学生是学习的主人，教师是学习的组织者和引导者。因此，以教师为主导，以学生为主体，以师生合作为基础的课题探究教学活动必须以学生主动参与、投入为基础，以学生的思维发展为目标。（注：吴永熙，张德启.主体性教学与素质教育[J].学科教育，2001，（7）：12—15。）教师不宜给学生一个完整的课题探究方案，更不能将课题探究内容当作纯粹的知识点来进行“一言堂”式的教学。
以上，笔者着重谈及了在物理教学中实施课题探究教学的几个关键及相关问题，它们是相辅相成的。因为教师的示范也给学生以潜移默化的巨大影响，如从多角度，多方位，用不同方法解决同一问题等，都会给学生以较深层次的启迪；而学习的有效性是建立在学生主动参与、投入和主动建构认知结构基础之上的，学习过程中若缺乏主体建构，其结果只能是机械式的记忆，无法完成有意义的学习。课题探究教学形式的设置为学生提供了一个自我发现、自主学习以及和同学合作切磋、协同学习的机会，与传统的教学形式相比，它有着更为鲜明的探索感悟、实践体验的创新性特点。这一教学形式值得我们广大教育界的同仁一起坚持不懈地共同研究、探索与实践。